Beugung am schmalen Hindernis (Steg) - das Babinetsche Theorem - mit Laser

Prinzip

Die Schüler sollen mit diesem Experiment die Erkenntnis gewinnen, dass im Schattenraum hinter einem schmalen Hindernis regelmäßige Aufhellungen zu beobachten sind, die durch die Beugung an den Kanten des Hindernisses entstehen. Durch den Vergleich mit den Beugungsmustern, die durch Beugung an einem Spalt entstehen, der die gleiche Breite wie das Hindernis hat, sollen die Schüler das Babinetsche Theorem erkennen bzw. bestätigt finden. Das babinetsche Theorem besagt, dass Beugungserscheinungen hinter komplementären Schirmen identisch sind. Bei der eingesezten Blende haben Spalt und Steg (das schmale Hindernis) gleiche Abmessungen; sie bilden damit zueinander komplentäre Schirme, d.h., sie führen - zusammengenommen - zu totaler Auslöschung. In der Beobachtungsebene müssen deshalb die Amplituden der nach Beugung am Spalt oder Hindernis interferierenden Wellen gleich groß, aber um 180 Grad phasenverschoben sein. 

Vorteile

• Multifunktionale Schülerleuchte - All-in-one: Nutzbar für Grundlagen der geometrischen Optik auf dem Tisch, Farbmischung und auf der optischen Bank
• Erweiterung mit Aufbausets jederzeit möglich und keine zusätzlichen Leuchten erforderlich, dadurch Wiedererkennungswert für den Schüler

Aufgaben

Lasse ein schmales Lichtbündel auf ein schmales Hinderniss auftreffen und teilweise seitlich daran vorbeistreifen, und beobachte den entstehenden Schatten. Vergleiche diesen Schatten mit dem Beugungsbild, das entsteht, wenn das Lichtbündel auf einen Spalt trift, der die gleiche Breite wie das Hindernis hat.